资源简介

(共20张PPT)
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
第2课时 植物细胞工程的应用
温故 · 知新
概念
植物细胞融合
原生质体制备
过程
变异类型
植物组织培养
原生质体融合
原理
育种类型
原理
过程
细胞全能性
操作步骤
脱分化
再分化
外植体
根、芽、胚状体
愈伤组织
外植体消毒
接种
切块
形成愈伤组织
诱导生芽生根
植物体细胞杂交
植物组织培养
植物细胞工程
优缺点
花药离体培养
A细胞
B细胞
A原生质体
B原生质体
正在融合的原生质体
杂种细胞
愈伤组织
杂种植株
移栽后的植株
去壁
去壁
融合
再生出细胞壁
脱分化
再分化
移栽
植物体细胞杂交技术
温故 · 知新
（1）概念:
（2）原理:
（3）优点:
也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
植物细胞的全能性
①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性
②高效快速地实现种苗的大量繁殖
③保持优良品种的遗传特性，可实现产业化生产
*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术
愈伤组织
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根
试管苗
植株
移栽
（4）过程：
1. 快速繁殖
（5）细胞分裂方式：
有丝分裂
（6）实例：
【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
快速繁殖经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。
石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。
兰花：名贵花卉，具有极高的观赏价值，入药。
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行旺盛、快速的有丝分裂，从而获得大量的组织细胞。不断地对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。另外，植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。
（2）选材部位：
植物 。
（3）方法：
顶端分生区附近（如茎尖）
（4）优点：
选材原因：　　　 　　的病毒极少，甚至　 　　。
分生区附近
无病毒
无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。
植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。（即：茎尖组织培养技术）
（1）培育脱毒苗的原因：
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
2. 作物脱毒
通过组织培养技术获得的脱毒苗是否具有抗病毒能力？
注意：脱毒苗 ≠ 抗毒苗。
脱毒苗是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的，只是体内不含病毒，不能抵抗病毒侵染，属于细胞工程的范畴；
抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴。
抗毒苗：
抗病基因
导入
植物细胞
植物组织培养
完整植株
实际问题：
传统的育种方法：
原理：
缺点：
传统方法： 杂交育种
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
F1
紫色非甜玉米
AaSs
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的纯种
F2
A_S_
A_ss
aaS_
aass
紫甜
第2年
第3年
×
生长
A_ss
F3
第4年
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？
通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)
杂交育种
多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种
如何解决育种时间过长的问题？
【问题探讨】
正常物种二倍体
单倍体（含1个染色体组）
正常物种四倍体
单倍体（含2个染色体组）
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
二、作物新品种的培育
1. 单倍体育种
注意：由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组都称为单倍体。
（1）单倍体
概念：生物体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，即由配子（精子或卵细胞）直接发育而来的个体。
特点：植株弱小，一般高度不育。
AAss
As
AaSs
AAss
自交
选择亲本
有性杂交
F1代
花药或花粉
正常
植物
愈伤
组织
单倍体植株　
人工诱导
再分化
纯合
二倍体
（2）过程：
（3）原理：
染色体数目变异、植物细胞的全能性（花药离体培养）
（4）优点：
①明显缩短育种年限; ②是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料；③后代大多都是纯合体，能稳定遗传。
缺点：操作复杂
1. 单倍体育种
离体培养
脱分化
染色体加倍
人工诱导染色体加倍：低温或秋水仙素处理抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
Ⅰ. 我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。
（5）实例
Ⅱ. 我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
1.原理：
3.原理：
2.过程：
外植体
新品种
筛选培育
愈伤组织
脱分化
多种突变体　
诱导分化
诱变处理
基因突变和植物细胞的全能性。
2. 突变体的应用
组织培养时，由于培养的细胞一直处于不断增殖的状态，易受培养条件和诱变因素（如射线，化学物质等）的影响而产生突变。从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。
为什么对愈伤组织进行诱变处理？产生的变异一定符合需要吗？
不一定，因为突变是不定向的。
4.优点：
5.缺点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
突变具有不定向性急低频性等特点，需要大量处理实验材料且复核人们需求的突变体较少
6.实例：
2. 突变体的应用
已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。
三、细胞产物的工厂化生产
生物生长生存所必需的代谢活动如糖类、脂质、蛋白质、核酸等
非生物生长所必需，在特定条件下进行
一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）
1.植物的代谢产物
初生代谢物
次生代谢物
红豆杉→紫杉醇
紫草→紫草宁
作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
缺点：应用多、产量低
概念：利用植物细胞培养来获得目标产物。
2.植物细胞培养
概念：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
（1）过程：
外植体
愈伤组织
细胞悬液
脱分化
振荡分散
细胞悬浮培养
细胞产物
提取
（2）优点：
快速高效，不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。
（3）意义：
对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
（液体培养基）
注意：Ⅰ. 一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织的细胞中获得细胞产物。因为此时细胞分裂能力强，代谢快，产物多；
Ⅱ. 液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
紫草宁——具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性
紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗
红豆杉→紫杉醇
紫草→紫草宁
人参→
人参皂苷
3.实例：
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
工厂化生产人参皂苷干粉的基本流程
人参根
愈伤组织
增长速度快且人参皂苷含量高的细胞
细胞增殖
人参皂苷粉
用于植物细胞培养的反应器
四种育种方法的比较
育种方法 原理 过程 优点
快速繁殖 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性
突变体 的利用 基因突变、 细胞的 ; 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高 ，获得优良性状
单倍体 育种 细胞的 、 ; 、 诱导染色体数目加倍 明显缩短？
植物体细 胞杂交 细胞膜的 、 细胞的 ; 融合、 杂种细胞组织培养 打破 ，
实现 。
细胞的全能性
全能性
突变率
全能性
染色体变异
先花药离体培养
再秋水仙素
育种年限
流动性
全能性
植物细胞
生殖隔离
远缘杂交
1. 运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。
（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ ）
（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（ ）
√
×
练习与应用（P42）
一、概念检测
2. 生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（ ）
A. 人工诱导基因突变
B. 选择优良品种进行杂交
C. 进行远缘植物体细胞杂交
D. 取茎尖分生组织进行组织培养
D
练习与应用（P42）
一、概念检测

展开更多......

收起↑